六自由度工業(yè)機(jī)器人軌跡規(guī)劃及控制算法研究.pdf

1、在日益現(xiàn)代化的工業(yè)制造領(lǐng)域，對工業(yè)機(jī)器人有著日益強(qiáng)大的應(yīng)用需求。其中，工業(yè)機(jī)器人的軌跡規(guī)劃與軌跡跟蹤控制算法是工業(yè)機(jī)器人研究的核心內(nèi)容，該方面的研究可為工業(yè)機(jī)器人平穩(wěn)運(yùn)行、提高工作效率等提供技術(shù)支持。本論文以GRB4016型六自由度機(jī)器人為藍(lán)本，從六自由度工業(yè)機(jī)器人的數(shù)學(xué)建模、軌跡規(guī)劃、控制算法、虛擬樣機(jī)的設(shè)計(jì)及聯(lián)合仿真這幾個(gè)方面進(jìn)行了探索性研究，以期為工程應(yīng)用中機(jī)器人軌跡規(guī)劃及軌跡跟蹤控制算法實(shí)現(xiàn)等提供技術(shù)參考，達(dá)到了節(jié)約成本，提高研

2、發(fā)效率的目的。
　　本論文所做工作及成果如下:
　　1)六自由度工業(yè)機(jī)器人的數(shù)學(xué)建模
　　以GRB4016型六自由度機(jī)器人為研究對象，建立了GRB4016型六自由度機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型。首先，討論了機(jī)械臂建模所需的位姿描述、坐標(biāo)變換等數(shù)理基礎(chǔ);然后，對GRB4016型六自由度機(jī)器人進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)D-H法和改進(jìn)D-H法的建模;最后，運(yùn)用數(shù)理基礎(chǔ)中的坐標(biāo)變換相關(guān)知識，對其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的建立和求解。
　　2)六自由度工業(yè)機(jī)器

3、人的軌跡規(guī)劃
　　提出了一種基于PSO的非均勻五次B樣條六自由度工業(yè)機(jī)器人軌跡規(guī)劃方案。首先，運(yùn)用了五次非均勻B樣條插值法，實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃，這種插值法相較于高階多項(xiàng)式插值法，具有凸包性和局部支撐性等優(yōu)點(diǎn);然后，通過PSO算法對規(guī)劃出的軌跡進(jìn)行時(shí)間-脈動(dòng)最優(yōu)的優(yōu)化，研究結(jié)果表明，本論文提出的基于PSO優(yōu)化算法的五次B樣條軌跡規(guī)劃方案，能夠得到時(shí)間-脈動(dòng)較優(yōu)的軌跡，實(shí)現(xiàn)了六自由度機(jī)器人高運(yùn)行效率和好平穩(wěn)性的預(yù)期目標(biāo);最后，結(jié)合

4、工程中三種工件運(yùn)送需求背景，運(yùn)用所提方案實(shí)現(xiàn)了不同場景下的機(jī)器人軌跡規(guī)劃，驗(yàn)證了所提出方法的有效性。
　　3)六自由度工業(yè)機(jī)器人的軌跡跟蹤控制及聯(lián)合仿真
　　以軌跡規(guī)劃后得到的最優(yōu)軌跡為期望軌跡，作為六自由度工業(yè)機(jī)器人軌跡跟蹤控制系統(tǒng)的期望輸入，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的PID和模糊PID控制策略。首先，對GRB4016型機(jī)器人進(jìn)行虛擬樣機(jī)的設(shè)計(jì)，完成SolidWorks+MATLAB/SimMechanics仿真平臺的搭建;然后，為驗(yàn)證